Question

【題目】過渡元素Ti、Mn、Fe、Cu等可與C、H、O形成多種化合物。請(qǐng)回答下列問題：

(1)根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個(gè)區(qū)域，其中Mn屬于________區(qū)。某一次性電池負(fù)極材料是Zn，正極材料是Mn的一種常見氧化物，放電后生成MnOOH，電解質(zhì)是KOH。該電池的正極反應(yīng)式為__________________________。

(2)Ti(BH4)2是一種過渡元素硼氫化物儲(chǔ)氫材料�；鶓B(tài)Ti2＋中電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為________，該能層具有的原子軌道數(shù)為________。BH4－的立體構(gòu)型是________。

(3)單質(zhì)Cu的晶體類型為______，晶體中組成微粒通過________作用形成面心立方密堆積，其中Cu原子的配位數(shù)為______。在Cu的催化作用下，乙醇可被空氣中氧氣氧化為乙醛，乙醛分子中碳原子的雜化方式是________，乙醛分子中∠HCO的鍵角________乙醇分子中∠HCO的鍵角(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(4)單質(zhì)鐵有δ、γ、α三種同素異形體，三種晶胞中Fe原子的配位數(shù)之比為________，δ、γ、α三種晶胞的邊長(zhǎng)之比為________。

Answer 1

【答案】 d MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH- M 9 正四面體型 金屬晶體 金屬鍵 12 sp2、sp3 大于 4∶6∶3 ∶∶1

【解析】（1）Mn為第ⅤⅢ族元素, 核外電子排布1s22S22p63s23p63d54s2，最后填充電子為d電子,則位于d區(qū)；正極材料為二氧化錳，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，生成MnOOH，該電池的正極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-；正確答案：d；MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-。

(2)鈦原子核電荷數(shù)為22，核外電子排布1s22S22p63s23p63d24s2，基態(tài)Ti2＋價(jià)電子排布式為3d2，最高能層為M層；該能層下含有1個(gè)3s軌道、3個(gè)3p軌道和5個(gè)3d軌道,共有9個(gè)原子軌道；。BH4－中B原子價(jià)層電子對(duì)4+1/2(3+1-4×1)=4,且沒有孤電子對(duì),屬于sp3雜化，為正四面體型；正確答案：M；9；正四面體型。

(3) Cu屬于金屬，因此單質(zhì)Cu為金屬晶體；晶體中銅離子和自由電子之間通過金屬鍵作用成面心立方密堆積，每個(gè)晶胞中銅原子個(gè)數(shù)8×1/8+6×1/2=4，在銅的晶胞中,頂點(diǎn)上的銅原子被8個(gè)晶胞占有,每個(gè)晶胞中與一個(gè)頂點(diǎn)上銅原子距離最近的銅原子數(shù)是3,每個(gè)面上的銅原子被2個(gè)晶胞占有,所以其配位數(shù)是3×8×1/2=12，所以Cu原子的配位數(shù)為12；乙醛分子中甲基上碳原子含有4個(gè)σ鍵,醛基上的碳原子含有3個(gè)σ鍵,所以甲基中的碳原子采用 sp3雜化；醛基中的碳原子采用 sp2雜化；醛基中碳原子采用sp2雜化、乙醇中含有醇羥基的碳原子采用sp3 雜化,導(dǎo)致乙醛分子中∠HCO的鍵角大于乙醇分子中的∠HCO的鍵角；正確答案：金屬晶體；金屬鍵；12；sp2、sp3 ； 大于。

(4)δ-Fe為體心立方密堆積，配位數(shù)為8；γ-Fe為面心立方密堆積，配位數(shù)為12；α-Fe為簡(jiǎn)單立方堆積，配位數(shù)為6；則δ、γ、α三種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為：8:12:6=4∶6∶3；設(shè)原子半徑為r, δ中體對(duì)角線為4r,若設(shè)棱長(zhǎng)為x,則x2+(x)2=(4r)2,計(jì)算得出x=4r/；γ中面對(duì)角線為4r,若設(shè)棱長(zhǎng)為y,則y2+y2=(4r)2,計(jì)算得出y=2r；α中棱長(zhǎng)為2r；則三種晶胞中棱長(zhǎng)之比為： 4r/: 2r: 2r =∶∶1；正確答案：4∶6∶3；∶∶1。